• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.21-30
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• 1990

자유수면을 갖는 2차원 탱크내 유동현상의 규명을 위하여 수치해석법 및 실험적 방법을 제사하였다. 수치해석 방법으로는 전유동장에 대하여 Lagrangian 표현법 개념의 유한요소법을 적용하였으며, 유도의 비압축성 조건을 이용하여 Navier-Stokes 방정식을 fractional step method로 속도수정하는 방법을 도입하였다. 유한요소 내부의 유체는 항상 그 요소 안에 머물러 있고 유체의 경계는 항상 요소의 경계에 따라 이동하고 벽면에서 미끄러짐이 일어난다고 가정한다. 이 방법은 유동이 심한 경우 유동장의 이산화를 재조정해야 하므로 물체 적합좌표계를 사용한 절점 재조정법을 개발하였다. 실험은 한국해사기술연구소가 보유하고 있는 MTS유압시스템을 이용하여 슬러싱 탱크 모형실험이 수행되었으며, 이를 위하여 슬러싱 전용시험기를 제작하였다. 2차원 단순 직사각형 탱크에 대하여 수심의 변화 및 기진진폭의 변화에 따른 유동현상의 변화를 관찰하였고 이론해석 결과와 비교하였다.

• 전산구조공학
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• 제7권4호
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• pp.85-101
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• 1994

적층판의 동적거동에 대한 유한요소해석모델개발을 목적으로 전단변형을 적합하게 고려한 적층판이론에 대한 변분원리를 유도하였다. 유도방법은 Sandhu 등에 의해 개발된 다변수 경계치문제의 변분원리이론을 따랐으며, 지배방정식의 미분연산자 매트릭스를 self-adjoint로 만들기 위하여 convolution을 이중선형사상으로 사용하였다. 유도된 적층판의 범함수에는 경계조건, 초기조건뿐만 아니라 유한요소해석모델에서 생길 수 있는 요소간 불연속조건도 포함시킬 수 있다. 상태변수의 적합함수공간을 확장하거나 특정조건을 적용하므로서 다양한 형태의 범함수를 유도할 수 있으며, 이를 통해 다양한 유한요소해석모델의 개발이 가능함을 논하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6D호
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• pp.951-960
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• 2006

본 연구에서는 실제 주행차량의 수평하중이 다양한 층 경계면 마찰계수 상태의 포장구조체에 미치는 영향을 고찰하기 위해 수평하중을 고려한 포장구조해석 모델링을 구축하였다. 기존 해석프로그램의 경계층 평가분석을 고찰하기 위하여 기존 다층탄성해석프로그램인 KENLAYER와 구축된 모델링을 이용한 상용 유한요소해석프로그램 ABAQUS 로부터 연직하중과 수평하중이 작용하는 경우 및 하중조합의 경우 포장체 거동을 비교분석하였다. 또한 각각의 하중상태하에서 경계층 상태에 따른 포장구조체의 공용성을 평가한 후, 연직하중과 수평하중이 동시에 가해지는 포장구조체의 경계면 상태에 따른 영향계수의 데이터베이스를 구축하였다. 기존의 주행차량의 연직하중만을 고려한 경우와 실제 주행차량의 수평하중과 연직 하중을 고려한 경우 포장구조체에 미치는 영향을 분석한 결과, 수평하중의 작용으로 인해 공용수명이 약 1/300로 감소하므로, 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려한 층 경계면 영향계수 개발이 필요함을 알 수 있었다. 또한 국내 고속도로의 대표단면을 이용하여 수치해석을 실시한 결과, 아스팔트층의 두께가 얇을수록, 또한 아스팔트층의 탄성계수가 작을수록 경계면 상태에 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 포장구조해석시 주행차량의 수평하중을 고려하기 위하여 포장구조체 공용수명에 영향을 미치는 아스팔트층의 두께, 탄성계수, 그리고 경계면 조건으로부터 아스팔트층 하부의 인장변형률을 결정하는 인장변형률 예측식을 제안하였고, 공용중인 포장구조체의 두께와 탄성계수를 이용하여 인장변형률 예측식을 해석적으로 검증하였다. 또한 제안된 예측식을 이용하여 아스팔트층과 보조기층 사이의 접합여부에 따른 인장변형률 영향계수를 개발하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.45-52
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• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.159-167
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• 2012

본 연구는 실내 모형말뚝 재하실험과 유한요소해석을 통해 모형말뚝 선단부 주변 흙의 변형률 거동을 비교 분석하였다. 모형말뚝의 하중을 모사하기 위해 LCM(load control method) 기법과 DCM(displacement control method) 기법을 소개하고, 이 중 수치해석에 타당한 기법을 제안하였다. 유한요소해석에 있어서 말뚝의 미끄럼 거동을 모사하기 위해 기존과는 달리 두 가지 경계면 요소를 사용하여 모형실험 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 비연관 흐름의 정도(degree of non-associated flow)가 수치해석 값 수렴에 중요한 요소임을 알 수 있었다. 또한 수치해석에 있어 대칭인 최대전단변형률 분포를 얻기 위해서는 새로이 개선된 유한요소망(finite element mesh)의 도입이 필요함을 알 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제20권3호
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• pp.219-228
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• 1987

만내 및 입구부에 대한 흐름해석으로 천수방정식이 이용되었으며, 개방경계의 위치를 변화시키며 해석하였다. 만입구로부터의 거리를 변화시키며 설정된 반도형태의 개방경계에 대한 수치해석결과 적절한 개방경계의 위치는 만입구의 폭을 2B라 했을 때 이에 대한 관계로 표현할 수 있고 3B 이상인 경우에서 해는 안정한 상태로 되어 최적의 개방경계위치는 3B가 적절할 것으로 판단되었다. 천수방정식에 대한 수치기법으로는 전형적인 Galerkin 방법에 의한 유한요소법이 적용되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.53-58
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• 2017

본 연구에서는 ABAQUS(2014)를 이용한 다공질 매체의 혼합유한요소해석에서 요소 간의 분리를 모사할 수 있는 방법을 제안한다. ABAQUS에서는 변위과 간극수압(u-p모델)의 자유도를 갖는 혼합유한요소의 분리를 standard(implicit) 버전 상에서 cohesive element와 함께 해석을 제안하지만, 요소 간의 이탈, 강체운동, 접촉 등과 같은 분리현상에 대해서는 경계조건 문제로 수치 해석상 한계가 있다. ABAQUS-explicit 해석에서는 경계조건 문제에 대해 자유롭지만 지금까지의 혼합요소 간의 분리를 제공하고 있지 않다. 그러므로, 본 연구에서는 ABAQUS-explicit 상에서 u-p 모델에 대한 분리를 모사할 수 있는 새로운 접근방법이 제안된다. VUMAT 서브루틴을 통하여 구성모델이 적용되고, 간극수압 변화에 따른 요소의 분리 조건을 판단한다. 그리고 VDISP 서브루틴을 통하여 요소의 분리를 발생시킨다. 이렇게 제안된 알고리즘은 간단한 2차원 다공질 매체 예제를 통하여 구현된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2024

본 연구에서는 지중 구속압과 말뚝-지반 경계면 전단 특성의 관계를 평가하기 위하여 기존의 실험결과와 강도감소계수가 적용된 해석 결과를 비교하였다. 유한요소해석에서 말뚝-지반 경계면의 전단거동 모사는 강도감소계수를 적용하였다. 해석 결과, 세립분 함유율이 증가할수록 구속압의 영향이 낮아지면서 최대 인발저항력은 감소하였다. 이 해석결과의 경향은 기존 실험 결과와 유사한 것으로서, 경계면 강도감소계수가 적용된 유한요소해석 모델은 적절하게 모사된 것으로 평가되었다. 경계면 강도감소계수의 변화를 분석한 결과, 구속압 50kPa의 경우에는 세립분 함유율이 증가할수록 경계면 강도감소계수의 증가가 확연하게 나타난 반면에, 구속압이 100kPa 및 150kPa의 경우에는 그 증가폭이 낮은 것을 알 수 있었다. 따라서 말뚝-지반 경계면의 전단 거동을 평가하기 위한 유한요소해석은 구속압과 세립분 함유율이 고려되어야 한다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1992년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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• pp.72-76
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• 1992

평면파 수치모형 해석시 가상경계에 평행한 입사각을 갖거나, 다방향의 입사파가 가상경계로 동시에 입사되는 경우에는 무처리 시 수치 반사가 발생되므로 해에 악영향을 미친다. 따라서 이러한 경우에 대해 가상경계에서 파랑 Energy 투명하게 통과시키는 고차원 무반사 경계조건에 대해 연구하였다. 이들 조건식의 수학적 안정성을 분석하기 위해 phperbolic system에서 normal-mode 분석을 수행하였다. 1차 및 2차의 고차원 무반사 경계조건을 Galerkin 가중잔차법을 이용 유한요소 모형에 적용하였으며 이들에 대한 특성을 시험하기 위해 수치실험을 실시하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.412-415
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• 2009

본 논문에서는 등기하 해석법을 이용하여 설계 의존형 하중조건을 갖는 구조물에 대한 형상 최적설계 를 수행하였다. 유한요소 기반 형상 최적설계는 설계영역 매개화에 어려움이 있으나 등기하 해석법은 NURBS 기저 함수와 조정점을 이용함으로써 기하학적 표현이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 기하학적으로 정확한 모델은 응답 및 설계민감도 해석에 사용되며, 설계구배 기반의 최적화에 있어서 중요한 역할을 한다. 하중조건이 설계영역의 변화에 따라 변하는 최적설계 문제에서 경계에서 설계민감도가 부정확한 경우, 설계공간에서 최적설계가 균일한 수렴성을 갖기 어렵다. 즉 유한요소법을 이용한 형상 최적설계에서 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제를 푸는 경우, 최적설계를 진행할 때 변하는 경계의 부정확성 때문에 정확한 설계민감도를 얻기가 어려운 점이 있다. 본 논문에서는, 엄밀한 기하형상을 표현하는 등기하 설계민감도를 활용한 형상 최적설계 기법이 설계 의존형 하중조건을 갖는 문제에서 좋은 결과를 제시함을 확인하였다.